1.1 Көмірлердің түзілу кезеңдері

Кө мірлердің тү зілуі жайындағ ы мә ліметтерді білудің маң ызы ө те зор. Себебі бұ л мағ лұ маттар оларды генетикалық жә не ө неркә сіптік ситаттауғ а негіз болады. Ең алғ аш кө мірлердің ө сімдіктердің қ алдық тарынан тү зілгендігін М. В. Ломоносов айтқ ан болатын [1]. Кө мір тү зілуінің бірінші сатысында ө сімдіктер шымтезекке айналғ ан, бұ л жағ дайда материалда гумин қ ышқ ылдары жинақ талғ ан. Бұ л процесс гумификация деп аталады. Ө сімдік қ алдық тары терең деген сайын ауа қ атысынсыз газ тә різдес ө німдер тү зе айрылу процесіне (шірінді тү зе ащу) тү седі. Осы процестің нә тижесінде сапропель тү зіледі.

Екінші саты – шымтезектің кө мірге айналуы – шымтезек қ абаты мерзімді сумен шайылуы нә тижесінде минералды шө гінділермен жабылуы ә серінен жү рді. Ә ртү рлі жағ дайғ а байланысты (судың тұ здылығ ына, су қ оймаларының терең дігіне, аэрация жү ру салдарынан) аэробты (оттегі қ атысында) жә не анаэробты (оттегі қ атысынсыз) микроорганизмдердің ә сері дами тү седі. Анаэробты микроорганизмдер қ оректенетін орта жағ дайында кө мір қ абаттары қ алың дағ ан сайын ө здерінің ә серін одан ә рі дамыта тү сетіні белгілі.

Екінші сатының барлық ө згерістері оттек мө лшерінің азаюына жә не кө міртек мө лшерінің артуына алып келеді. Шымтезектің кө мірге айналуы жә не кө мірдің ары қ арай ө згерістері кө мірлену немесе кө міртектену деп аталады.

Алайда, кө мірдің тү зілуі кү рделі табиғ и процестердің жиынтығ ы болғ андық тан жә не бұ л процестерге климат, температура, қ ысым, уақ ыт пен тағ ы басқ а кө птеген факторлар ә серін тигізетіндіктен, кө мірлердің пайда болуы жайындағ ы теориялық мағ лұ маттар химиялық, микробиологиялық жә не геологиялық болып бө лінеді. Ә р тү рлі кө мірлердің тү зілуінде органикалық заттардың қ андай компоненттері бастапқ ы материал болып табылатындығ ы жайындағ ы теориялық мә ліметтер ә лі кү нге дейін нақ ты қ алыптасқ ан емес. Кө мірдің тү зілуінің жалпы сызбанұ сқ асы келесі тү рде сипатталады [2]:

Шымтезек

Бастапқ ы 2

органикалық Қ оң ыр кө мір

материал 3

1 тас кө мір антрацит графит

4 5 6

Ө сімдіктердің қ ұ рамына целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, шайырлы заттар, майлар, ақ уыздар, кө мірсулар, пектинді заттар кіретіні белгілі. 1-кестеде кө мірдің тү зілуіне қ атысатын ө сімдіктер компоненттерінің элеметтік қ ұ рамы келтірілген.

1-кесте - Кө мірдің тү зілуіне қ атысатын ө сімдіктер компоненттерінің элементтік қ ұ рамы (%)

Компонент	С	Н	О	Компонент	С	Н	О
Балауыздар		13, 5	5, 5	Ақ уыздар
Шайырлар				Целлюлозалар
Майлар	76-79	11-13	10-12	Пектиндер
Лигниндер				Пектиндер

Балауыз қ ұ рамына жоғ ары молекулалы май қ ышқ ылдарының кү рделі эфирлері мен жоғ ары алифатты спирттерден басқ а С₂₄–С₃₄ қ ышқ ылдар, С₂₄–С₃₄ спирттер мен кей жағ дайда кө мірсулар кіреді. Ө сімдікте балауыз – ө зінің қ ұ рамы мен қ ұ рылысын сақ тайтын жә не микроорганизмдер ә серіне берік қ атты заттар. Мұ ндай заттар қ оң ыр кө мірлердің қ ұ рамында кездеседі.

Шайырлар – бір атомды спирттер мен қ ышқ ылдардан қ ұ ралғ ан кү рделі эфирлер. Мұ ндай заттар қ анық пағ ан полиизопренді қ ұ рылымды жә не полимерлену мен тотығ уғ а қ абілетті болғ андық тан, ерігіштігі кеміп, молекулалық массалары артып, балқ ымайтын қ осылыстарғ а айналады. Шайырлар жең іл тотығ ады, полимерленеді жә не осы жағ дайда қ атты кү йге ауысады. Олар негізінен бір бө лігі ароматты сипаттағ ы тұ йық тізбекті қ осылыстардан қ ұ ралады.

Майлар – глицерин мен жоғ ары молекулалы қ анық қ ан жә не қ анық пағ ан қ ышқ ылдардың кү рделі эфирлері. Майлар жең іл гидролизденеді жә не микроорганизмдер ә серінен ө згереді, ал қ анық пағ ан қ ышқ ылдар полимерлер тү зе тотығ ады.

Ақ уыздар немесе протейнді заттар кү рделі химиялық қ осылыстарғ а жатады. Бұ л қ осылыстардың қ ұ рамына кө п мө лшерде кү кірт пен азот кіреді. Ақ уыз макромолекуласы қ ұ рылымының сызба-нұ сқ асын келесідей сипаттауғ а болады: ( )_n, мұ нда жақ ша ішінде қ арапайым қ ұ рылымды бірлік белгіленген, ал n – макромолекуладағ ы қ ұ рылым бірліктерінің саны, бұ л шама ө те жоғ ары болуы мү мкін, себебі ә ртү рлі ақ уыздардың молекулалық салмақ тары 17 000 – 6 800 000 аралығ ында болады. Ақ уыздар – коллоидты қ асиетке ие жоғ ары молекулалы қ осылыстар. Ақ уыздар ө сімдіктердің қ ұ рамындағ ы моносахаридтермен байланысып, аминоқ ышқ ылдарды тү зе гидролизденеді.

Целлюлоза – қ ұ рамы кү рделі сызық ты қ ұ рылымды кө мірсулар. Қ ысым мен температура ә серлеріне тұ рақ ты келеді, алайда ферменттер ә серіне тез ұ шырайды. Гемицеллюлоза – гидролизге оң ай ұ шырайтын, қ ышқ ыл мен сілтілерде еритің кө мірсулар қ атарына кіретін қ осылыстар. Бұ л гетерополисахаридтер гидролизденгенде целлюлоза сияқ ты глюкоза емес, моноза, фруктоза, галоктоза жә не урон қ ышқ ылдарын тү зеді.

Пектинді заттар ө сімдік жасушалары қ абырғ аларынның механикалық беріктігін арттырады жә не минералды қ ышқ ылдармен оң ай гидролизденеді. Гидролиз ө німдерінің қ ұ рамындағ ы карбоксильді топтар магний жә не кальций тұ здары мен метил эфирлері тү рінде болады. Ө сімдік жасушалары қ абырғ аларының механикалық беріктігі олардың қ ұ рамында лигниннің болуымен де тү сіндіріледі. Лигниндердің целлюлозадан айырмашылығ ы олар гидролизденбейді, химиялық реагенттерге берік, органикалық еріткіштер мен суда ерімейді. Лигниндер қ ұ рамы ароматты қ осылыстардан қ ұ ралғ ан ретсіз қ ұ рылымды полимерлерге жатады. Бұ л қ осылыстардың қ ұ рамында оттек, карбоксильді жә не гидроксильді топтар, ал ароматты қ осылыстар қ ұ рамына метокси топтар кіреді жә не олар ө зара пропильді топтармен байланысады. Лигниндердің молекулалық массасы 700-ден 6000 аралығ ында болады жә не олардың химиялық беріктігі гумин қ ышқ ылдарының жинақ талуымен тү сіндіріледі [2].

Сонымен, кө мірдің тү зілу процесі барысында химиялық берік компоненттер тү зіліп, ал беріктігі нашар компоненттер бұ л процестерде ыдыраудың жартылай ө німдері ретінде қ атысады.

Органикалық заттардың шымтезекке айналуы химиялық реакциялар мен бактериялардың ә рекетінен болатындық тан, биохимиялық кө мірлену деп аталады. Шымтезектің қ оң ыр кө мірлер тү зе антрацитке айналуы кө мірлену деп аталады. Кө мірлену дә режесі тығ ыздық тарының артуымен, С, О, Н мө лшерінің ө згеруімен жә не ұ шқ ыш заттардың бө лінуімен сипатталады. Температура артқ ан сайын кө мірлену процесі артады, ал қ ысым осы жағ дайларда жү ретін химиялық реакцияларды баяулатады.

Кө мірдің негізгі петрографиялық сипаттамаларына метаморфизм дә режесі, петрографиялық қ ұ рамы мен тотық сыздану дә режесі жатады. Метаморфизм – жер қ ыртысында кө мірдің органикалық заттарының ө згерісі. Метаморфизм жағ дайында органикалық кө мір затының физикалық қ асиеттері, химиялық қ ұ рамы мен ішкі молекулалық қ ұ рылымы біртіндеп ө згеріске ұ шырайды [3].

Кө мірлердің негізгі петрографиялық сипаттамаларына метаморфизм дә режесі, петрографиялық қ ұ рамы мен тотық сыздану дә режесі жатады. Кө мірлердің органикалық массасының жер қ ойнауындағ ы ө згерістері метаморфизм деп аталады. Метаморфизм жағ дайында кө мірдің органикалық заттарының физикалық қ асиеттері, олардың химиялық қ ұ рамы мен ішкі молекулалық қ ұ рылысы ү немі ө згерісте болады. Петрографиялық зерттеу ә дістерін екі топқ а бө ліп қ арасытырады:

1. Кө мірлерді жалтырауы (жалтырайтын, жартылай жалтырайтын, кү лгін), қ ұ рылысы (біртекті, тең біл, штрихталғ ан), қ ұ рылысының тү зілуі (массивті, қ атпарланғ ан, тү йіршіктелген) жә не жарылу жү йесі (экзокливаж, эндокливаж) бойынша макроскопиялық сипаттайды.

2. Шағ ылысқ ан жарық та жалтырағ ан кө мір бетін – аншлифтерді немесе ө тіп кететін жарық та жұ қ а шлифтерді бақ ылау арқ ылы кө мірлерді микроскопиялық зерттеу. Соң ғ ы кездері бір сынаманы ғ ана алып, ө тіп кететін, шағ ылысатын жә не комбинирленген жарық та мө лдір жалтырағ ан шлифтерді зерттеу ә дісі жасап шығ арылғ ан.

Кө мірлердің петрографиялық қ ұ рамы микрокомпоненттері (мицералдар), микролитотиптері (микроингредиенттері) жә не литотиптері (ингредиенттері) бойынша ерекшеленеді. Тү рлі физика-химиялық ә дістермен кө мірлердің қ ұ рылысын зерттеу, кө мір макромолекуласының қ ұ рылымы ә ртү рлі болатындығ ын кө рсеткен. Тө рт макроскопиялық ерекшеліктері бар генетикалық тү рлерден тұ ратын гумусты кө мірлер ү шін қ азіргі кезең дегі қ алыптасқ ан жү йе ұ сынылғ ан: витрен мен дюрен жалтырағ ан кө мірлер ү шін, кларен кү ң гірт кө мірлер ү шін жә не фюзен жұ мсақ қ осылыстар ү шін.

ТМД елдерінде қ абылданғ ан жү йе бойынша гумусты кө мірлер ү шін микрокомпоненттерді, ә рқ айсысы морфологиялық салыстырғ анда біртекті витринит, фюзинит жә не лейптенит топтарына бө леді [2-4].

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒